Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Полевые геодезические работы
• 1.1 Понятие о трассе, плане профиля, видах изыскания трассы. Организация полевых геодезических работ. Основные приборы и принадлежности
• 1.2 Камеральное трассирование. Закрепление начала и конца трассы углом поворота
• 1.3 Полевое трассирование. Измерение углов поворота
• 1.4 Разбивка пикетажа, поперечников, съемка полосы местности
• 1.5 Разбивка главных точек кривой, элементы кривой, их вычисление, построение плана трассы
• 1.6 Нивелирование трассы
• 2. Составление плана профилей
• 2.1 Последовательное составление продольных и поперечных профилей
• 3. Проектирование трассы дороги
• 3.1 Проведение проектной линии, вычисление проектных уклонов и объектов рабочих отметок, и точек нулевых работ
• 3.2 Проектирование поперечных профилей
• Заключение

Введение

Геодезия - наука об измерениях земной поверхности. В геодезии применяются преимущественно линейные и угловые измерения. Эти измерения необходимы для определения формы и размеров нашей планеты - Земли и её частей, для определения координат пунктов, создания карт, планов и профилей и для строительства различных сооружений. Геодезические измерения производятся также под земной поверхностью, под водой и в околоземном пространстве.

Для решения поставленных перед геодезией задач, используются достижения ряда других наук и прежде всего математики и физики.

Материалы геодезических работ в виде планов, карт и числовых величин (координат и высот) точек земной поверхности имеют большое применение в различных отраслях народного хозяйства. Всякое сооружение проектируют с учетом имеющихся на местности контуров сооружений, дорог, водных источников, почвы, грунта. Поэтому для проектирования необходим план местности с подробным отображением всех деталей. Проектирование и строительство сел, городов, железных и шоссейных дорог нельзя выполнять без геодезических материалов.

В теоретических исследованиях и практике геодезических работ особое внимание уделяется определению взаимного положения точек, как в плановом отношении, так и по высоте. Многолетний опыт выполнения такого рода работ позволил выработать основные принципиальные положения, которые следует неукоснительно соблюдать при организации геодезических измерений. Это позволяет свести к минимуму неизбежные ошибки, не допустить накопления погрешностей при переходе от точки к точке, полностью избавиться от грубых промахов.

1. Полевые геодезические работы

1.1 Понятие о трассе, плане профиля, видах изыскания трассы. Организация полевых геодезических работ. Основные приборы и принадлежности

Трассой называется ось проектируемого сооружения линейного типа, обозначенное на местности или нанесенное на карту, фотоплан или в виде цифровой модели местности.

Основными элементами трассы являются план - ее проекция на горизонтальную плоскость и продольный профиль - вертикальный разрез по проектируемой линии сооружения. В плане трасса состоит из прямых участков разных направлений сопрягающихся между собой горизонтальными кривыми постоянного или переменного радиуса кривизны. В продольном профиле трасса состоит из линий разного уклона, соединяющиеся между собой вертикальными круговыми кривыми.

При построении продольного профиля трассы вертикальный масштаб для наглядности делают в 10 раз крупнее горизонтального. Для характеристики местности в направлениях перпендикулярных к трассе составляют поперечные профили в одинаковом горизонтальном и вертикальном масштабе.

К трассе предъявляют определенные требования, которые устанавливают в соответствии с техническими условиями на ее проектирование, например для дорожных трасс основные требования - это плавность и безопасность движения с расчетными скоростями, поэтому на них устанавливаются допустимые уклоны и минимально возможные радиусы кривых; на каналах и трубопроводах необходимо выдержать проектные уклоны при допустимых скоростях течения.



Степень искривления трассы определяется значениями углов поворота.

Углом поворота трассы называется угол j с вершиной, образованной продолжением направлений предыдущей стороны и направлением последующей стороны.

На трассах магистралей, железных дорог, трубопроводов и ЛЭП углы поворота j не должны превышать 15-20°. Это приводит к незначительному удлинению трассы.

План - чертеж, дающий в уменьшенном виде изображение горизонтальной проекции небольшого участка местности, в пределах которого кривизна уровенной поверхности не учитывается.

На плане могут изображаться ситуация и рельеф. Ситуацией местности называется совокупность контуров и неподвижных местных предметов. Ситуация на плане представляет собой горизонтальную проекцию контуров и отдельных предметов местности. В геодезии часто используется термин "плановая съемка" применительно к понятию "съемка ситуации". Под рельефом понимается совокупность неровностей земной поверхности.

Если на плане изображается только ситуация, то такой план называется ситуационным, или контурным. Если кроме ситуации на плане изображается рельеф, то такой план называется топографическим.

По плану можно решать различные задачи: измерять расстояния между точками местности, углы между заданными направлениями, площади участков земной поверхности, определять отметки точек, крутизну скатов и т. п. Точность решения указанных задач зависит от масштаба плана.

Основное отличие плана от карты в том, что масштаб в пределах плана - величина постоянная, а на карте масштаб в каждой ее части

Основные геодезические приборы и принадлежности

При геодезических работах используются различные геодезические приборы. Для начала рассмотрим их краткий перечень:

Теодолит геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах. Наиболее популярны теодолиты Sokkia, Pentax.

Нивелир геодезический инструмент для определения разницы высот точек земной поверхности. Наиболее популярны нивелиры Leica, Sokkia, Pentax.

Приборы вертикального проектирования предназначены для передачи планового положения точек в зенит (вверх) или надир (вниз). ПВП применяются при строительстве высотных зданий, сооружений и дымовых труб. Используются при установке буровых вышек, теле- и радиоантенн и др.

Гиротеодолит - гироскопическое визирное устройство, предназначенное для ориентирования туннелей, шахт, топографической привязки и др. Служит для определения азимута (пеленга) ориентируемого направления и широко используется при проведении маркшейдерских, геодезических, топографических и др. работ.

Новым их поколением является электронное и лазерное оборудование, пришедшее на смену оптическому. Современные инструменты, использующиеся для геодезических съёмок, будут рассмотрены в следующих главах.

Тахеометр - геодезический прибор для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Используется для вычисления координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, переносе на местность высот и координат проектных точек.

Тахеометры, в которых все устройства (угломерные, дальномерные, зрительная труба, клавиатура, процессор) объединены в один механизм, называют интегрированными тахеометрами.

Тахеометры, которые состоят из отдельно сконструированного теодолита (электронного или оптического) и светодальномера, называют модульными тахеометрами.

В электронных тахеометрах расстояния измеряются по разности фаз испускаемого и отраженного луча (фазовый метод), а иногда (в некоторых современных моделях) - по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно (импульсный метод). Точность измерения зависит от технических возможностей модели тахеометра, а также от многих внешних параметров: температуры, давления, влажности и т. п.

Диапазон измерения расстояний зависит также от режима работы тахеометра: отражательный или безотражательный. Дальность измерений при безотражательном режиме напрямую зависит от отражающих свойств поверхности, на которую производится измерение. Дальность измерений на светлую гладкую поверхность (штукатурка, кафельная плитка и пр.) в несколько раз превышает максимально возможное расстояние, измеренное на темную поверхность. Максимальная дальность линейных измерений для режима с отражателем (призмой) - до пяти километров (при нескольких призмах - ещё дальше); для безотражательного режима - до одного километра. Модели тахеометров, которые имеют безотражательный режим, могут измерять расстояния практически до любой поверхности, однако следует с осторожностью относиться к результатам измерений, проводимых сквозь ветки, листья и подобные преграды, поскольку неизвестно, от чего именно отразится луч, и, соответственно, расстояние до чего он измерит.

Существуют модели тахеометров, обладающие дальномером, совмещенным с системой фокусировки зрительной трубы. Преимущества таких приборов заключается в том, что измерение расстояний производится именно на тот объект, по которому в данный момент выставлена зрительная труба прибора.

Точность угловых измерений современным тахеометром достигает половины угловой секунды (0°00'00,5"), расстояний - до 0.6мм + 1 мм на км (например, в тахеометрах серии TS30 от фирмы Leica Geosystems).

Точность линейных измерений в безотражательном режиме - 2мм + 2мм*км.

Большинство современных тахеометров оборудованы вычислительным и запоминающим устройствами, позволяющими сохранять измеренные или проектные данные, вычислять координаты точек, недоступных для прямых измерений, по косвенным наблюдениям, и т.д. Некоторые современные модели дополнительно оснащены системой GPS (например, Leica Smart Station).

Тахеометры, собираемые из отдельных модулей, позволяют выбрать компоненты именно под конкретные прикладные задачи, полностью исключив лишнюю функциональность.

Автоматическое считывание углов выполняется путем их перевода в электрические сигналы при помощи аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Применяют в основном два вида АЦП - кодовый и инкрементальный (цифровой, дигитальный).

При кодовом методе лимб является кодовым диском с системой кодовых дорожек, обеспечивающих создание сигналов 0 и 1 в двоичной системе исчисления или сигналы в двоично-десятичных кодах, циклических и др., а также коды с избыточностью (корректирующие коды), позволяющие обнаруживать и исправлять ошибки. Кодовый метод является абсолютным, при котором каждому направлению однозначно соответствует определенный кодированный выходной сигнал. Для считывания информации с кодовых дисков обычно используют фотоэлектрический способ, при котором диск просвечивают световым пучком, поступающим на фотоприемное устройство, и в результате на выходе получают комбинации электрических сигналов, соответствующих определенным значениям направлений. Затем электрические сигналы поступают в логические схемы, и в итоге измеряемая величина в цифровом виде воспроизводится на табло.

В инкрементальном методе используют штриховой растр (систему радиальных штрихов), который через одинаковые интервалы (до 100 штрихов на 1мм) наносят на внешний край лимба или алидады. Штрихи и равные им по толщине интервалы создают последовательность элементов "да-нет", которые называют инкрементами. Считывание выполняют также оптическим методом, числу прошедших инкрементов соответствует число световых импульсов, поступивших на светоприемник. Для учета направления вращения круга используют два фотоприемника, воспринимающих импульсные сигналы, сдвинутые по фазе на 90°, что достигается соответствующим размещением фотоприемников относительно растра или использованием двух одинаковых растров, сдвинутых относительно друг друга на 1/4 инкремента.

Инкрементальный метод является относительным, которым измеряют углы, а кодовым, который является абсолютным, - направления. Для повышения точности применяют системы, содержащие несколько расположенных определенным образом относительно круга пар фотодиодов, сигналы от которых сдвинуты по фазе, совместная обработка сигналов дает высокое угловое разрешение.

Электронная тахеометрия позволяет решать следующие задачи:

- сгущение геодезической сети методом полигонометрии;

- измерение сторон в трилатерации;

- создание планово-высотного обоснования;

- привязка снимков;

- топографическая крупномасштабная съемка местности;

-геодезические работы при инженерно-геодезических изысканиях;

- геодезическое обеспечение монтажных работ при строительстве зданий и инженерных сооружений;

- геодезические работы на строительных площадках и многие другие задачи геодезии, земельного и городского кадастра и т. п.

Теодолит

На рис. 1 изображены основные плоскости и оси теодолита. ГГ, ВВ - следы плоскостей горизонтального и вертикального кругов; LL, ll, l'l'- ось цилиндрического накладного уровня, цилиндрического уровня при алидаде горизонтального и вертикального кругов; vv, hh, рр - вертикальная ось теодолита, ось вращения зрительной трубы и оси вращения подъемных винтов соответственно; zz - визирная ось, проходит через перекрестие сетки нитей и оптический центр объектива.

Плоскость горизонтального круга и ось вращения трубы должны быть перпендикулярны к вертикальной оси теодолита. Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы. Ось вращения алидады и ось вращения горизонтального круга должны проходить через центр кольца делений лимба. При угловых измерениях вертикальная ось теодолита должна совпадать с отвесной линией в точке его стояния. Нарушения геометрической схемы теодолита приводят к ошибкам в отсчетах и в итоге - к ошибкам в конечных результатах угловых измерений.



Рис. 1 Геометрическая схема высокоточного теодолита

В теодолите должны быть согласованы точность изготовления осевой системы, точность нанесения делений, точность визирования, точность изготовления и компоновки узлов отсчетного устройства, точность изготовления цилиндрических уровней, компенсаторов и т. д.

Горизонтальный и вертикальный круги являются главными частями теодолита - угломерного прибора, при помощи которого измеряют горизонтальные и вертикальные углы.

На рис. 2 приведена схема теодолита.

В настоящее время горизонтальный и вертикальный круги (лимбы) изготавливают из стекла, на скошенных краях лимбов нанесены деления от 0 до 360°, интервал между делениями обычно равен 5,10, 20, 30' или 1° и называйся ценой деления лимба. Над лимбом помещают вращающуюся вокруг вертикальной оси верхнюю часть теодолита, состоящую из алидады 3 и зрительной трубы 4 (рис. 2)



Рис. 2 Схема теодолита: 1 - стеклянный горизонтальный круг; 2 - стеклянный вертикальный круг; 3 - алидада; 4 - зрительная труба; 5 - колонка; 6 - цилиндрический уровень; 1 - окулярная часть отсчетного микроскопа; 8 - подъемный винт; 9 - подставка; 10 - головка штатива; 11 - закрепительный винт.

При вращении зрительной трубы вокруг горизонтальной оси HH₁ установленной на подставке (колонке) 5, образуется вертикальная плоскость, которую называют коллимационной. Оси вращения zz₁ алидады и лимба, называемые вертикальной осью прибора, должны совпадать. Для фиксирования отсчета по лимбу на алидаде имеется индекс. Для повышения точности отсчета используют специальные отсчетные устройства. Угломерные круги закрывают металлическими кожухами.

Вертикальную ось zz₁ теодолита приводят в отвесное положение, а плоскость лимба - в горизонтальное положение по цилиндрическому уровню 6 с помощью подъемных винтов 8.

Зрительная труба жестко скреплена с лимбом вертикального круга и вращается вокруг горизонтальной оси HH₁ ее поворот на 180° называют переводом трубы через зенит, при этом вертикальный круг, если смотреть от окуляра, относительно зрительной трубы может располагаться справа (круг право П) или слева (круг лево Л).

Вращающиеся части теодолита имеют закрепительные и наводящие винты, закрепительными винтами фиксируют соответствующую часть в неподвижном положении, а наводящие - плавно вращают при точном наведении перекрестия нитей на визирную цель.

В комплект теодолита входят штатив, буссоль и другие принадлежности. На штатив (тренога с металлической платформой) устанавливают теодолит, который крепят к платформе треноги с помощью станового винта 11. Центрирование, т. е. установку центра лимба на одной отвесной линии с вершиной измеряемого угла, выполняют с помощью отвеса металлического (нить с закрепленным на одном ее конце грузом, второй конец нити закрепляют на вертикальной оси теодолита) или оптического, оптическая ось которого совпадает с вертикальной осью теодолита. Буссоль используют для ориентировки нулевого диаметра лимба по магнитному меридиану.

Лазерные нивелиры

Лазерный нивелир (построитель плоскостей) - геодезический прибор предназначенный для определения превышений и передачи высотных отметок, область применения у таких приборов достаточно широка, это работы при строительстве и реконструкции сооружений как внутри так и снаружи здания, работы по прокладке подземных коммуникаций, монтаже технологического оборудования и т.д.

Работа с лазерным нивелиром достаточно проста, тем более, что большинство современных приборов снабжены автоматически горизонтирующимся пучком излучения, многие приборы снабжены вращающимся лазерным пучком, способным строить горизонтальные, а некоторые модели и вертикальные плоскости. Для производства работы необходимо установить прибор в рабочее положений (установить на подставку/штатив) и взять отсчет по видимому лазерному лучу с помощью специальной или нивелирной рейки, а иногда и по обычной рулетке. Дальность работы лазера обычно находится в пределах 20-30 м., при наличии приемника излучения до 100 м. и более.

Основными характеристиками лазерного нивелира является: - точность измерения превышений, дальность работы лазера, количесвто лазерных лучей, вес прибора, наличие автоматического компенсатора, уровень влагопылезащиты и др.

1.2 Камеральное трассирование. Закрепление начала и конца трассы углом поворота

Камеральное трассирование - проектирование трассы по топографическим картам, планам, аэросъемочным материалам и цифровым моделям местности.

Для данного трассирования используют карты масштаба 1:50000 и 1:25000. Трассу прокладывают участками между фиксированными точками руководствуясь проектным уклоном трассирования i_mp. С этой целью вычисляют заложение d, соответствующее заданному уклону трассирования

d = h/i_mpM,

где h - сечение рельефа, 1/M - масштаб.

Используя полученное заложение на карте можно выявить участки "напряженного" и "вольного" ходов.

Напряженным ходом называются участки местности для которых усредненный уклон местности больше проектного уклона трассирования. Участки вольного хода наоборот, т.е. меньше местность, чем их трассирование. На участках вольного хода трассу намечают по желаемому кротчайшему направлению обходя контурные преграды и участки с неподходящими инженерно-геологическими условиями. На участках напряженного хода предварительно намечают линию нулевых работ, руководствуясь которой определяют положение трассы.

Линия нулевых работ - это такой вариант трассы, при котором ее уклон выдерживается без каких либо земляных работ. Линию земляных работ намечают раствором циркуля равным найденному значению заложения, последовательно засекая соседние горизонтали и соединяя полученные точки отрезками.

Линия нулевых работ состоит из большого числа звеньев, сопряжение которых кривыми практически невозможно из-за необходимости соблюдения заданных минимальных значений радиусов кривых, поэтому ее спрямляют. После ее спрямления транспортиром измеряют углы поворота j и назначают радиуса кривых, затем от начала трассы через 100 м отмечают пикеты. Этот процесс называют разбивкой пикетажа. По горизонталям определяют отметки пикетов и характерных перегибов местности, по отметкам и пикетажу строят продольный профиль, по которому проектируют высотное положение трассы.

Закрепление и измерение углов. Выбранную трассу надёжно закрепляют на местности. Вершину угла, образуемого прямыми линиями трассы, закрепляют забиваемым вровень с поверхностью земли колом (рис. 3 а). На расстоянии 1 м от кола с внешней стороны угла на его биссектрисе устанавливают столб с затёсом. На затёсе, обращённом в сторону вершины угла, делают надпись, указывающую номер вершины угла, год, угол поворота трассы, радиус вписываемой в угол кривой, расстояние от начала трассы. Измеряют расстояния от вершины угла до расположенных вблизи приметных местных предметов (дерево, угол здания, валун и др.) и показывают их на абрисе - схеме, составляемой для облегчения отыскания вершины угла в последующем, особенно в случае разрушения опознавательного столба.

Над колом, закрепляющим вершину угла, устанавливают теодолит и измеряют лежащий справа по ходу трассы угол b между направлениями на соседние вершины углов. Измерение выполняют одним приёмом с точностью 0,5^ў. Угол поворота трассы вычисляют по формулам:

б_пр = 180^°- b₂ (при повороте трассы вправо: b < 180^°) или

б_лев = b₃ - 180^° (при повороте трассы влево: b > 180^°).

Для контроля буссолью измеряют магнитные азимуты линий.

Рис. 3

1.3 Полевое трассирование. Измерение углов поворота

Полевое трассирование - перенос запроектированной трассы на местность с уточнением ее изменения и закрепление в натуре.

Трасса определяется на местности положением её главных точек:

1) начало и конец кривой (НК и КК);

2) вершин углов поворота (ВУ);

3) середина кривой (СК);

4) точки пересечения с осями сооружений.

Эти точки на местности закрепляются знаками. Тип знака зависит от необходимого срока сохранности их на местности. Створные точки закрепляют вехами.

Перенос трассы с карты на местность производится либо по координатам ее главных точек, либо по данным привязки трассы к предметам местности. Координаты точек и элементы привязки определяют по карте графическим путем. Поэтому точность переноса на местность главных точек в основном определяется масштабом карты. После перенесения точек трассы на местность, прокладывают теодолитные или полигонометрические ходы, в которые включают все упомянутые точки. В процессе этих работ между углами поворота производят "вешанье" и измерения линий, измеряют горизонтальные углы, разбивают пикетаж с отметками плюсовых точек и поперечников.

При разбивке пикетажа линии измеряют мерной лентой (линией) в одном направлении, сверяя значения по нитяному дальномеру. Пикеты закрепляют деревянными кольями. Рядом устанавливают "сторожок" и делают окопку.

Начало трассы обозначают ПК 0. Номер следующего пикетажа означает число сотен метров трассы от ее начала. Характерно точке рельефа отмечают плюсовые точки, на которых указывают расстояния до ближайших пикетов, например: ПК 5+68.

При разбивке пикетов на наклонных участках в измеренные расстояния вводят поправки за наклон. Разбивка вблизи углов поворота имеет свою специфику. Пикетаж невозможно разбить по кривой. Кривые могут быть постоянного радиуса или с переменным.

По измеренному значению угла j и принятому радиусу R вычисляют:

Измерение углов поворота трассы

Под углом поворота трассы понимают угол составленный продолжением предыдущего направления трассы и новым ее направлением.

Углы поворота обозначают? б_л, б_п.

Для определения угла поворота трассы на местности при вершине поворота теодолитом измеряют справа по ходу лежащие горизонтальные углы способом приемов в₁ и в_2.

Угол поворота трассы вычисляют по формулам:

б_п = 180є - в₁

б_л = в_{2 -} 180є

При измерении углов в₁ и в₂ определяют и закрепляют на местности биссектрису угла для разбивки круговых кривых поворота трассы.

1.4 Разбивка пикетажа, поперечников, съемка полосы местности

Расстояния на трассе измеряют дважды. Сначала вместе с угловыми измерениями с помощью светодальномеров или мерных лент определяют расстояния между вершинами углов. При углах наклона более 2° измеренные расстояния уменьшают на величину поправки за наклон.

Второй раз расстояния измеряют для разбивки пикетажа, элементов кривых и поперечных профилей. Данные измерения выполняют обычно мерными лентами или 50-ти метровыми рулетками.

В зависимости от условий местности предельная относительная погрешность линейных измерений допускается 1:1000 - 1:2000.

В ходе разбивки пикетажа одновременно выполняют съемку точек ситуации, расположенных вблизи трассы.

Пикетом принято называть конечные точки, обозначающие участки определенной длины. Для железных и автомобильных дорог пикетом считается отрезок в 100 метров. Пикет обозначают буквами "ПК" и числом, например, "ПК 12" (рис. 4) указывает, что данная точка расположена на расстоянии 1200 м от начала трассы.

Рис. 4 Разбивка пикетажа

Пикеты закрепляют на местности, забивая вровень с землей кол. Рядом с ним (впереди него по ходу трассы, на расстоянии 20 - 25 см) забивают второй кол - сторожок, возвышающийся над поверхностью земли. На сторожке подписывают порядковый номер пикета, например ПК 12.

Кроме пикетов на местности отмечают ещё плюсовые точки: рельефные - характерные перегибы рельефа местности (с точностью до 1 м) и контурные - пересекаемые трассой сооружения, водотоки, границы угодий, дороги (с точностью до 1 см). Плюсовые точки также закрепляют колышком и сторожком. На сторожке пишут номер пикета и расстояние от него в метрах. Например, ПК 13+32, что означает 32 метров после ПК 13 или 1332 м от начала трассы.

Там, где местность имеет заметный (более 1:5) поперечный уклон, на каждом пикете и плюсовой точке разбивают перпендикуляры к трассе, называемые поперечниками. Их разбивают в обе стороны от трассы длиной 15 - 30 м с таким расчетом, чтобы обеспечить съемку всей полосы местности. Конечные точки поперечников закрепляют точкой и сторожком, плюсовые точки, располагаемые в местах изменения наклона местности, - только сторожками. На них пишут расстояние от оси трассы: с буквой "П", если справа от оси, "Л" - слева (рис. 5).

Рис. 5 Разбивка поперечника.

Одновременно с разбивкой пикетажа по обеим сторонам от оси трассы выполняют съемку полосы местности. Ширина полосы съемки зависит от характера будущего сооружения и устанавливается соответствующими техническими инструкциями.

В полосе шириной 20 - 25 м с каждой стороны оси трассы съемку ведут инструментально, в основном методом перпендикуляров, а дальше - глазомерно.

1.5 Разбивка главных точек кривой, элементы кривой, их вычисление, построение плана трассы

Главные точки кривой: начало кривой (НК), конец кривой (КК) и середина кривой (СК) определяются элементами круговой кривой. Элементы круговой кривой - тангенс (Т), кривую (К), биссектрису (Б) и домер (Д) - вычисляют по специальным таблицам. Исходными данными для вычисления элементов круговой кривой является угол поворота трассы и радиус круговой кривой (R) (рис. 6).

Рис.6 План участка дороги: а) развёрнутый, б) условный

Расстояние от вершин угла поворота до начала или конца кривой называется дорожным тангенсом, его величину определяют по формуле

Расстояние от начала до конца кривой по дуге называется длиной этой кривой, которую определяют по формуле

Расстояние от вершин угла поворота до середины кривой к центру поворота называется биссектрисой, определяют по формуле Б = (Sec/2-1).

Разница в длине хода по тангенсам и по кривой называется домером

Д = 2Т - К. (4.15)

Угол поворота вычисляют по измеренному горизонтальному углу теодолитного хода. Величину радиуса бригада принимает самостоятельно. При выборе величины радиуса надо помнить, что между концом данной кривой и началом следующей должна быть прямая вставка длиной не менее 20 метров.

Пример. Измеренный угол теодолитного хода = 149030'. Угол поворота трассы будет

_пр = 1800 - = 180000' - 1490 = 30030'.

Радиус круговой кривой принимаем равным 300 м R = 300 м. По таблицам для разбивки кривых находим значения элементов кривой: Т = 71,79 м; К = 159,70 м; Б = 10,95 м; Д = 3,88 м.

В пикетажный журнал слева от угла поворота записывают величину угла и элементы кривой, а справа - вычисление пикетажного наименования главных точек кривой (рис. 6).

На местности точки начала и конца кривой определяют рулеткой, откладывая от вершины угла поворота в створе предыдущего и последующего направления линии трассы значение тангенса. Эти точки закрепляют колышками со сторожками, на которых подписывают их пикетажное наименование. Середину кривой определяют при помощи теодолита, установленного в вершине угла поворота. На лимбе горизонтального круга откладывают отсчёт, равный Ѕ измеренного угла. Вращением лимба визируют на ПК 0. Вращением алидады при закреплённом лимбе совмещают нуль лимба с нулём верньера. В створе нового направления, отложив рулеткой значение биссектрисы, находят точку середины кривой. Эту точку, как и предыдущие, закрепляют колышком со сторожком и подписывают её пикетажное наименование. Закрепив на местности главные точки кривой, приступают к разбивке пикетажа по новому направлению. Но так как на углах поворота измерение линий ведется по тангенсам, а действительная длина трассы считается по кривой, то при разбивке пикетажа необходимо учитывать домер. Для этого от вершины угла поворота в створе нового направления откладывают величину домера. В этой точке закрепляют шпильку. Разбивку пикетажа до следующего угла поворота производят от этой шпильки.

Пикеты, находящиеся на тангенсах, выносятся на кривую способом прямоугольных координат. Для этого нужно знать радиус закругления R и Х - расстояние от выносимой точки (пикета или плюсовой точки) до начала кривой. Разбивку кривой ведут от начала и конца кривой к середине. Координаты X и Y берут по радиусу из таблицы кривых Н.Ф. Федорова, где место абсциссы X даётся как разность K-X. В этом случае по тангенсу откладывают длину кривой (K2K3K и т.д.) отмеряют назад соответствующие значения K-X. В найденных точках (концах абсцисс) восстанавливают перпендикуляры и откладывают по ним ординаты (Y1,Y2,…Yn), получая точки кривых.

Таким же способом выносят пикеты с линии тангенса на кривую. Длина K определяется как разность пикетажных значений выносимого пикета и начала или (конца) кривой. По таблицам для заданного радиуса по длине кривой определяют K-X и Y, по которым и выносят пикет на кривую, закрепляют "сторожком" с надписью, соответствующей выносимому пикету или плюсу (рисунок 7).

Рис. 7 Способ прямоугольных координат

План трассы составляют в масштабе 1:5000 или 1:2000 по азимутам и длинам сторон. Кроме ситуации, снятой вдоль трассы, на план наносят пикеты, плюсовые точки, начало и конец кривых, километровые знаки. На закруглениях подписывают элементы кривых, на прямых вставках - их длину и азимут или румб.

Чертеж выполняется тушью. При этом трасса наносится красной тушью, а ситуация - черной.

1.6 Нивелирование трассы

По окончанию разбивочных работ приступают к нивелированию трассы. Для этого по трассе прокладывают ход технической или IV класса точности. В начале и конце трассы ход привязывают к пунктам высотной основы с известными отметками. На рис. 8 такими пунктами являются: в начале трассы грунтовый репер, в конце - марка, заложенная в стене здания. Если пунктов высотной основы вблизи трассы нет, то они должны быть заложены, а их отметки определены проложением хода геометрического нивелирования от пунктов государственной или ведомственной высотной основы.

Нивелирование начинают с привязки нулевого пикета к реперу. Нивелир устанавливают посередине, а на репер и ПК 0 ставят рейки и, сделав отсчеты a₁ и b₁ по черной стороне, определяют превышение

h₁=a₁-b₁.



Рис. 8 Схема нивелирования трассы

Затем для контроля наблюдений производят отсчеты a'₁ и b'₁ по красной стороне реек, если они двусторонние, или при втором горизонте, если рейки односторонние, и вновь вычисляют превышение

h'₁=a'₁-b'₁

При |h₁-h'₁|?4 мм наблюдения признаются правильными и нивелир переносят на вторую станцию между пикетами 0 и 1. Задняя рейка (№ 1) переносится на ПК 1, передняя (№2) остается на ПК 0. Наблюдения на второй станции выполняются так же, как и на первой станции. На станции III сначала определяют превышение между пикетами 1 и 2, после получения контроля наблюдений нивелируется плюсовая точка +80. На эту точку ставится та рейка, которая была задней (рейка №1). Отсчет на плюсовую точку делают при втором горизонте, если рейка односторонняя, или по черной стороне, если она двусторонняя. На станции IV после определения между ПК 2 и ПК 3 нивелируют плюсовые точки +30 и +75. На эти точки последовательно устанавливают рейку №2, которая была задней, отсчеты производят так же, как и на станции III при наблюдении точки +80.

Между ПК3 и ПК4 трасса имеет крутой ровный склон, определение превышения с одной станции невозможно. Поэтому между этими пикетами выбирается дополнительная точка Х (иксовая точка или Х-пикет) и нивелирование участка трассы ПК3 - ПК4 выполняется с двух станций (станции V и VI), наблюдения ведут так же, как на станциях I и II.

На станции VII нивелирный ход привязывается к марке. Марка закладывается на высоте 1,5-2,0 м от поверхности земли, поэтому визирный луч при нивелировании пройдет ниже марки. В таком случае для наблюдения на марку применяют подвесную рейку, нуль который совпадает с центром марки; отсчету по рейке приписывают знак минус, а превышение вычисляют по формуле

h=a-(-b).

При нивелировании трассы места установок реек играют различную роль: одни служат для последовательной передачи отметок по ходу - они называются связующими, другие - для определения отметок отдельных точек трассы - они называются промежуточными точками. На рис. 6 связующими точками являются: репер, ПК0, ПК1, ПК1, ПК2, ПК3, Х-пикет, ПК4 и марка; промежуточными - точки +80, +30 и +75.

Одновременно с нивелированием трассы нивелируют и поперечники. Обычно точки поперечников нивелируют как промежуточные, и только тогда, когда на точку нет видимости или слишком большое превышение, она наблюдается с дополнительной станции. Результаты нивелирования трассы записываются в журнал полевых наблюдений.

2. Составление плана профилей

2.1 Последовательное составление продольных и поперечных профилей

Графическое изображение продольного профиля автомобильных дорог является одним из основных документов, на основании которого осуществляют строительство объекта.

Продольный профиль составляют по материалам пикетажного журнала и журнала геометрического нивелирования трассы.

Продольный профиль обычно вычерчивают на миллиметровой бумаге, наклеиваемой на картон, в масштабах: горизонтальный - 1:5000, вертикальный - 1:500 и грунтово-геологический - 1:50. При изысканиях и проектировании дорог в равнинной местности масштабы продольного профиля иногда принимают соответственно: 1:10 000, 1:1000 и 1:100. И наоборот, в горной местности или в населенных пунктах масштабы продольного профиля могут быть приняты соответственно 1:2000, 1:200 и 1:20.

На продольный профиль наносят: развернутый план дороги; профиль земли по оси дороги (черный профиль); проектную линию продольного профиля по бровке земляного полотна; грунтово-геологический разрез по оси трассы; отметки земли и бровки земляного полотна; расстояние между характерными точками местности и рубленными пикетами условными обозначениями уклоны и вертикальные кривые проектного профиля; прямые и кривые в плане; указатели километров и т.д. С чертежа продольного профиля на миллиметровой бумаге снимают кальку и тиражируют чертеж в необходимом количестве экземпляров.

В настоящее время чертежи продольного профиля автомобильных дорог готовят с помощью плоттеров либо на специальную лавсановую пленку с последующим тиражированием, либо непосредственно на бумажные носители информации, с которых ксерокопированием получают нужное количество экземпляров чертежей.

Построение продольного профиля начинают с заполнения графы расстояний, где вертикальными прямыми обозначают все пикеты и характерные точки трассы, для которых определены высоту в результате нивелирования. Между прямыми линиями указывают расстояния. Если между соседними пикетами нет плюсовых точек, то расстояния не записывают. Рубленые пикеты независимо от длины показывают в масштабе чертежа длиной в 100 м, но фактическая его длина на профиле указывается.

Затем выписывают из журнала продольного нивелирования соответствующие высоты точек с округлением их до одного сантиметра. Обозначив в соответствующем масштабе сетку высот (обычно в масштабе 1:500), отмечают на чертеже положение всех точек черного профиля, которые соединяют между собой прямыми отрезками. На расстоянии 20 мм ниже полученной таким образом ломаной наносят грунтово-геологический разрез в масштабе 1:50, на котором выписывают наименования грунтов и с помощью специальных обозначений их физико-механические характеристики и свойства.

Ординаты всех точек черного профиля обозначают прямыми вертикальными линиями, проводимыми между двумя ломаными линиями продольного профиля и продолжают их ниже грунтово-геологического разреза.

Поперечные профили земли обычно вычерчивают в масштабе 1:200, при этом горизонтальный и вертикальный масштабы принимают одинаковыми.

3. Проектирование трассы дороги

3.1 Проведение проектной линии, вычисление проектных уклонов и объектов рабочих отметок, и точек нулевых работ

При построении проектной линии на производстве учитываются многие требования, изучаемые в специальных курсах. Проведение проектной линии выполняется из следующих условий:

1. Объем земляных работ должен быть минимальным.

2. Объем по выемке и по насыпи должен быть приблизительно одинаковым.

3. Фактически уклон не должен превышать руководящий (заданный).

4. Между подъемом (спуском) и спуском (подъемом) должна быть горизонтальная вставка на менее 200 м.

В графе "Уклоны" ординатами разделяют элементы запроектированной трассы. Около ординат в этой графе указывают расстояние до ближайших пикетов. Если перелом проектной линии не совпадает с пикетом, то его обозначают ординатой, которая, как и проектная линия, вычерчивается красным цветом. Диагоналями или горизонтальной кривой показывают уклон запроектированного элемента. Над диагоналями пишется величина уклона в промилле, а под диагоналями - протяженность подъема или спуска в метрах.

Величины уклонов элементов проектной линии определяют графически. Для этого строят над профилем треугольник уклонов, у которого основание равно 10 см. В нашем масштабе оно будет соответствовать 1000 м местности. Если второй катет построить равным 3 см, то получим гипотенузу с уклоном 3/1000 или иначе 3‰.

Уклон в тысячных долях - это число метров подъема или спуска на 1 км длины.

Чтобы определить величину запроектированного уклона, достаточно сделать параллельный перенос участка проектной линии на треугольник уклонов и подсчитать число миллиметров на втором катете. Оно будет соответствовать запроектированному уклону.

Определение проектных отметок

Проектная отметка ПК 0 определяется графически с профиля. Все остальные отметки (пикетов и плюсов) определяются аналитически с точностью до см.

Учитывая вертикальный масштаб, но местность проектная отметка будет равна 14,40 м. Проектные отметки любой точки вычисляются с точностью до см алгебраически по формуле:

H=H₀+i*d,

где H₀ - отметка начальной точки данного элемента профиля,

i - величина уклона,

d - расстояние данной точки от начальной.

3.2 Проектирование поперечных профилей

Поперечный профиль (рис. 9) всегда соответствует какой-то одной, определенной точке дороги. Однако у разных точек дороги могут быть либо одинаковые, либо подобные поперечные профили.

Для поперечного профиля в нулевых условиях характерно, что бровки (границы) полотна дороги находятся в одном уровне с поверхностью земли.

Для поперечного профиля с насыпью характерно расположение бровок полотна над поверхностью земли.

Для поперечного профиля с выемкой характерно расположение бровок полотна ниже поверхности земли.

Полотно дороги состоит из следующих частей:

- проезжей части, непосредственно предназначенной для движения и занимающей центральную часть полотна;

- обочин - боковых полос, прилегающих к проезжей части и с внешней стороны ограниченных бровками;

- у городских проездов и улиц вместо обочин устраиваются тротуары;

- кюветов - боковых канав, служащих для отвода поверхностных вод.

Для земляного полотна, устраиваемого в виде насыпей или выемок, характерно наличие откосов, обеспечивающих устойчивость полотна.

Кюветы также имеют откосы, придающие им треугольную или трапецеидальную форму. Размеры и форма кюветов устанавливаются в зависимости от гидрологического режима местности, в которой проходит дорога. При высоких насыпях (свыше 0,5-1,0 м) кюветы не устраиваются.

Двухполосные дороги имеют, как правило, двухскатные поперечные профили; образующаяся на поверхности дороги выпуклость с небольшим возвышением у оси способствует стоку воды в кюветы.

Проезжей части и обочинам придается различный поперечный уклон. Чем ровнее дорожное покрытие, тем меньше поперечный уклон. Так для покрытий усовершенствованного типа уклон 1,5-2,5%; для прочих покрытий - 3,0-3,5%; для обочин-4,0-5,0%.

Уклоном называется отношение разности высот двух точек на поверхности полотна дороги к расстоянию между ними.

Тригонометрически уклон - это синус угла наклона данной линии к горизонту (отношение катета противолежащего угла к гипотенузе); поскольку же речь идет о малых углах (практически в пределах 6°), в качестве уклона рассматривается тангенс, т. е. отношение разности высот к горизонтальному заложению.

Дороги I категории строятся с разделением по направлениям движения. Проезжей части для каждого направления придается не двухскатный, а односкатный профиль

Рис. 9. Поперечные профили дороги: а) в нулевых условиях; б) с насыпью; в) с выемкой

Между обеими половинами проезжей части устраивается разделительный газон.

При сооружении дорог в нулевых условиях выпуклость полотна обычно обеспечивается за счет земли, вынутой из кюветов.

Полосою отвода называется полоса земли, выделяемая государством в распоряжение дорожных органов для устройства земляного полотна и дорожных сооружений, а также для всяких нужд, связанных с нормальной эксплуатацией дороги.

Части полосы отвода, находящиеся за пределами земляного полотна, называются обрезами дорожной полосы. Обрезы используются для размещения линейных зданий, водоотводных сооружений, запасных и объездных путей, пешеходных и велосипедных дорожек, посадки древонасаждений, устройства резервов (неглубоких уширенных канав, служащих источником грунта при производстве земляных работ по устройству насыпей). трасса геодезический нивелирование местность

Ширина земляного полотна проезжей части и (косвенным образом) обочин устанавливается для каждой категории дороги (рис. 10) в соответствии с нормами технической классификации (НиТУ 128-55). По ГОСТ 9314-59 в СССР разрешено производство автомобилей не шире 2,5 м (временно допускается в порядке исключения выпуск междугородных автобусов шириной 2,7 м и дизельных грузовых автомобилей шириной 2,65м).



Рис. 10 Ширина земляного полотна и проезжей части дорог различных технических категорий: а) I категории; б) II -III категорий; в) IV-V категорий

Ширина проезжей части является произведением ширины одной полосы движения на число полос движения.

Что касается количества полос движения, суммарно составляющих проезжую часть дороги, то оно зависит от интенсивности движения по дороге и пропускной способности одной полосы. Под расчетной интенсивностью принято понимать то количество автомобилей, которое должно пройти по дороге, а под пропускной способностью - количество, которое может быть пропущено по одной полосе (разумеется, за один и тот же период времени); деля одно на другое, получаем искомое количество полос.

Ширина полосы движения тесно связана с габаритной шириной подвижного состава. Известно, что для легковых автомобилей габаритная ширина составляет величину в пределах от 1,5 до 2,0 м, для большинства грузовых автомобилей и автобусов - величину в пределах от 2,0 до 2,5 м. Если для дорог I-III категорий ширина полосы движения равна 3,5 ж, то легковой автомобиль может двигаться по этой полосе, имея справа и слева зазоры не менее 0,75 м; грузовой автомобиль - зазоры не менее 0,5 м. На дорогах IV-V категорий, где ширина полосы движения равна 3,0 м, зазоры безопасности составляют: для легковых автомобилей до 0,5 м, а для грузовых автомобилей до 0,25 м.

Установление различной ширины для полосы движения дорог I- III и IV-V категорий вполне закономерно, поскольку величина зазоров пропорциональна расчетной скорости движения, которая в свою очередь зависит от категории дороги.

Заключение

В процессе написания курсовой работы я изучил методику полевых и камеральных работ при изыскании и проектировании лесовозной дороги.

В ходе проведения курсовой работы я научился: обрабатывать журнал геометрического нивелирования. Так же на практике построил:

1. Продольный профиль лесовозной дороги

2. Детальную разбивку закруглений

3. Вычерчивание плана трассы, продольный профиль трассы, поперечный профиль.

В целом был закреплён теоретический курс по предмету "Инженерная геодезия"

Размещено на Allbest.ru

...